3. Enkele concepten van experimenteel design

---

1 Nood aan een goeie controle

• Een goede controle groep is cruciaal.

• Om het effect van een interventie te evalueren is het noodzakelijk om de behandelingsgroep te vergelijken met een controle groep.

• We moeten ons bewust zijn van Confounding

• Groepen in een observationele studie zijn dikwijls niet vergelijkbaar. Geavanceerde statistische methodel zijn nodig om causale verbanden te kunnen trekken.

• Double blinding

• Gerandomiseerde studies: random toewijzing van subjecten tot de verschillende behandelingsarmen van een studie \(\rightarrow\) vergelijkbare groepen.

---

2 Randomisatie

• Randomisatie compleet at random (no systematic allocation).

2.1 Simpele Randomisatie

• Kan leiden tot verschillen in aantal subjecten per behandelingsarm

• in 5% of van de steekproeven zien we een imbalans van
  • minstens 60:40 in een studie met 100 subjecten, en
  • van minstens 531:469 in een studie met 1000 subjecten.

• The imbalans is niet problematisch, maar zorgt voor een verlies in precisie op de schatters (vb. gemiddelden).

---

2.2 Gebalanceerde Randomisatie

• Gelijke aantallen van elke behandeling worden toegekend aan een blok van 2, 4 of meer subjecten.
  • 1. AB, (2) BA
  • 1. AABB, (2) ABAB, (3) ABBA, (4) BABA, (5) BAAB, (6) BBAA
  • …

• Gebalanceerde Randomisatie verzekert \(\pm\) gelijk aantal subjecten in elke behandelingsarm van het experiment (vb controle en behandelingsgroep).

• Zorgt er niet voor dat we een gelijk aantal mannen en vrouwen hebben in elke groep, etc.

• In kleine studies kunnen de groepen ongebalanceerd zijn in andere karakteristieken (e.g. gender, afkomst, leeftijd …)

• Dat is niet problematisch omdat het at random gebeurt, maar het zorgt opnieuw voor een verlies in precisie.

---

2.3 Gestratificeerde Randomisatie

• De imbalans voor bijvoorbeeld gender kan worden vermeden door gestratificeerde randomisatie: gebalanceerde randomisatie per stratum

Stratified Randomisatie

---

3 Blok Designs

3.1 Gene expression example

• dm: diabetic medium, nd: non diabetic medium, co: control

• 4 bio-repeats, 2 technische repeats/biorep

• dm: diabetic medium, nd: non diabetic medium, co: control
• 4 bio-reps, 2 techreps/biorep, 2 plates A & B

• Treatment and plate almost entirely confounded

3.2 Nature methods: Points of significance - Blocking

---

3.3 Randomised complete block designs

• Experimentele designs waarbij experimentele subjecten eerst worden opgedeeld in blokken
• Vervolgens wordt elk niveau van de interventie binnen elk blok toepast en via randomisatie toegewezen.
• Dat kan b.v. d.m.v. gestratificeerde randomisatie: stratificatie volgens blokken
• Nuttig wanneer uitkomst sterk varieert tussen subjecten zodat interventie-effect moeilijk op te pikken is
• Als gegevens veel minder variabel zijn per blok, laat randomiseren van de interventie per blok toe om interventie-effect binnen blok te evalueren met veel minder ruis.
• Ook veel gebruikt bij technische variabiliteit.
  • Vb grotere experimenten: meerdere celculturen nodig, niet alles kan tegelijk in lab, meerdere sequeneringsruns om genexpressie te meten
  • Fluctuaties in de labo-condities , tussen celculturen of van sequeneringsrun tot sequeneringsrun zorgen voor extra technische ruis.
  • Blokken (vb. tijdstippen, runs, celculturen) en behandelingen Randomiseren binnen elk blok
  • Opnieuw interventie-effecten schatten met veel minder ruis.

---

4 Steekproefgrootte

• De steekproefgrootte is ook cruciaal

• Eenzelfde proefopzet waarbij een steekproef uit dezelfde populatie wordt getrokken maar met meer subjecten \(\rightarrow\) Meer precieze resultaten (Zie introductie)

---

Home